Чтение онлайн

Возможно также, что он так изменился под воздействием страха, который ему пришлось пережить (все еще улыбаясь) в 68-м году. Работа по расшифровке структуры тРНК подходила к концу. Радужные перспективы славы и почета, наверное, уже рисовало воображение ее руководителя, когда случилось вторжение советских войск в Чехословакию. В связи с ним семеро диссидентов, чьи имена были названы в газетах, вышли на Красную площадь и развернули плакат с протестом против этого вторжения. Они были немедленно арестованы. Но никто не знал тогда, что их было не семь, а восемь. Восьмой была дочь Александра Александровича Баева. Это обстоятельство в один миг могло оборвать восхождение на академический Олимп в то время еще малоизвестного кандидата наук. Но чья-то могучая рука вычеркнула юную протестантку из «преступного» списка. Нет сомнения, что эту руку мог направить (конечно, не непосредственно) только Энгельгардт. Вероятно, в течение какого-то времени дело находилось в подвешенном состоянии и Баев, как говорится, натерпелся страху.

Тем более, что он уже с 64-го года был членом КПСС. В своей автобиографии, написанной за год до смерти, в 93-м году, Александр Александрович объясняет мотивы своего поступка. Мне они показались столь любопытными, что я решил воспроизвести их здесь.

«Сколько неприятностей и затруднений я испытал в 20-е годы из-за имеющего формальное значение факта, что отец мой был не рабочим, не крестьянином, а адвокатом. В 1954 году с меня сняли обвинение в терроризме, но это была реабилитация судебная. Не существовало полной уверенности, что в какой-то момент партийные или общественные круги не придут к заключению, что судебная реабилитация полностью не обеляет лиц с прошлым, подобным моему. Легко можно придумать даже несколько вариантов обоснования такого мнения. Ни идеологических, ни карьерных мотивов у меня не было, когда я получил красную книжку как свидетельство благонадежности. Я хотел крошечной свободы, возможности жить, как это меня устраивало. В нашей стране деспотический режим узурпировал у людей право на жизнь. И тот, кто хотел жить и действовать, должен был это право купить за ту или иную цену. Здесь не место заниматься вопросом, чему равна эта цена и следует ли ее платить. Для меня в 1964 г. этой ценой было вступление в партию. Можно по-разному судить о моем поступке, но я заплатил этот выкуп. Конечно, во всем сказанном звучат нотки самооправдания, от этого не уйти».

«Академик Александр Александрович Баев»

М.: «Наука», 1997, с. 29.

Но я, кажется, слишком отвлекся. Пора вернуться к моим научным делам. Итак, в сложившейся ситуации я был совершенно свободен делать все, что мне угодно, но ни на чью поддержку рассчитывать не мог.

Теперь уместно будет изложить в общих чертах мою гипотезу. Она должна была ответить на три вопроса, оставшихся без внимания ученых:

1) каким образом происходит необходимая смена ферментов в покоящихся клетках высших организмов?

2) используется ли как-нибудь избыточность генетического кода?

3) какую роль играют минорные нуклеотиды в тРНК?

Первый вопрос нуждается в пояснении. Описанный ранее прямой путь передачи информации от гена в ДНК через информационную РНК к рибосоме был хорошо изучен у бактерий. Напомню, что ДНК бактерии относительно свободно умещается в ее клетке, не образуя многократно скрученных, тугих структур, входящих в состав хромосом высших животных. Изменение состава питательных веществ, попадающих извне в любую клетку, или изменение ее состояния в ходе развития и специализации требует быстрой смены ферментов, работающих в ее цитоплазме. У бактерий это происходит просто. Приходящий извне химический «сигнал» запускает считывание РНК-полимеразой легкодоступного нужного гена. Информационная РНК приносит копию гена к рибосоме. Немедленно начинается синтез нужного фермента, позволяющего усвоить принесенное кровью новое питательное вещество. Операция повторяется до тех пор, пока в клетке не окажется достаточное количество этого фермента. Если в силу смены питания он и соответствующая ему информационная РНК оказываются ненужными, они разрушаются другими ферментами, специально существующими для этой цели в клетке. На их место поступают другие, нужные в новых условиях информационные РНК и ферменты.

Такая же смена должна происходить в клетках высших животных, хотя бы по причине изменения потребляемой пищи. Но добираться каждый раз до глубоко спрятанного в плотной упаковке ДНК нужного гена у этих организмов слишком трудно.

Отсюда первое предположение моей гипотезы состояло в том, что в нормальных условиях существования клеток высшего организма, в длительном покое, все могущие потребоваться информационные РНК уже находятся в цитоплазме. Они синтезируются и выходят в нее из ядра во время деления клетки, когда структура ДНК расслаблена. В цитоплазме эти информационные РНК хранятся до момента их использования защищенные специальными белками от ферментов-разрушителей («чистильщиков»). Подобные структуры, названные «информосомами», были обнаружены в начале 70-х годов. Для решения задачи временной наработки большого количества какой-то одной из информационных РНК я вынужден был предположить возможность копирования информационных РНК, то есть синтеза РНК по матрице РНК. (Такой вид матричного синтеза обнаружен совсем недавно.)

Что касается второго вопроса — возможности использования избыточности генетического кода, то она может послужить клетке высшего организма для регулирования относительной скорости синтеза различных белков. На уровне «прочтения» в рибосоме последовательности нуклеотидов, доставленной информационной РНК.

Дело в том, что избыточность генетического кода оказалась далеко не равномерной. Когда я писал ранее, что для кодирования 20 аминокислот остается 61 кодон, можно было предположить, что, как правило, каждой аминокислоте соответствуют три кодона. Но это не так. Три аминокислоты «имеют» по 6 кодонов каждая. Пяти другим аминокислотам соответствует по 4 кодона. На долю остальных 12 аминокислот остается 23 кодона. И все они «разобраны», то есть кодируют аминокислоты — в большинстве случаев по два кодона на каждую.

Кстати, это обозначает и избыточность числа различных тРНК. Их должно быть как минимум столько же, сколько «активных» кодонов, то есть 61. Транспортные РНК, приносящие одну и ту же аминокислоту к разным кодонам называют «изоакцепторными тРНК» для этой аминокислоты. (Они все присоединяют к своему концу — «акцептируют» одну и ту же аминокислоту.) Прошу читателя запомнить смысл этого названия изоакцепторные тРНК. В дальнейшем мы часто будем иметь с ними дело.

Теперь к существу гипотезы. Предположим, к примеру, что аминокислота «серин», у которой 6 различных кодонов, в информационной РНК, предназначенной для синтеза некоего белка А, закодирована одним из этих шести кодонов (присвоим ему № 1). Если в цитоплазме клетки отсутствует «зрелая» изоакцепторная тРНК серина, способная «узнать» этот кодон (или ее очень мало), то синтез белка А окажется невозможен (или чрезвычайно замедлится). Наш «злополучный» кодон № 1 будет играть роль «модуляторного кодона», постулированного Эймсом и Хартманом. Во всех прочих белках серин может быть закодирован любым из остальных пяти его кодонов. И если для них имеются в достаточном количестве зрелые изоакценпторные тРНК, то все эти белки будут синтезироваться с нормальной скоростью. Впрочем, поскольку у серина целых 6 кодонов, замедление может в разной степени коснуться нескольких белков — получается целая гамма скоростей синтеза серин-содержащих белков, управляемая пропорцией наличествующих в клетке дееспособных («зрелых») изоакцепторных тРНК серина.

Те же «игры» могут разыгрываться для белков, использующих другие избыточные кодоны, для других аминокислот.

Для завершения рабочей гипотезы (и ответа на 3-й вопрос) остается предположить, что «зрелость», дееспособность любой тРНК определяется полнотой ее «миноризации», полнотой набора «положенных ей» миноров. Мы знаем, что первоначально тРНК синтезируется как цепочка нормальных нуклеотидов. Миноризация происходит потом, в цитоплазме, благодаря активности метилаз и других модифицирующих ферментов. Это означает, что управление скоростями биосинтеза ферментов и прочих белков переносится на уровень соотношения активностей различных метилаз и других модификаторов. (Число их должно отвечать числу разных тРНК и необходимому количеству модификаций в каждой из них.) Но активизация или угнетение активности различных ферментов может зависеть от веществ, поступающих в клетку извне, из крови. Например, необходимых низкомолекулярных «помощников» ферментов. Иногда эту роль играют ионы определенных металлов или простые молекулы некоторых витаминов.

Подтверждение этой гипотезы открыло бы колоссальные новые перспективы для медицины, поскольку многие заболевания связаны с нарушениями пропорций биосинтеза белков в клетках, определяющих функционирование важных для жизнеспособности органов. А иногда причиной болезни может служить отсутствие синтеза некоего белка или наоборот — синтез белка вредного. Гипотеза дает надежду на возможность управления всеми этими отклонениями от нормы извне, через кровь или лимфу. Притом не чисто эмпирически, а сознательно: воздействуя на активность модифицирующих тРНК ферментов. (Разумеется, для этого они должны быть выделены и изучены.)

Но каким образом полнота «миноризации» молекулы тРНК может влиять на ее дееспособность? Ответ, по-видимому, надо искать в механизме взаимодействия несущей аминокислоту тРНК с рибосомой. Уже упоминалось, что молекулы тРНК складываются и приобретают некую пространственную конфигурацию. В ее образовании должны играть свою роль миноры. Сама же эта конфигурация может быть необходима для того, чтобы занять нужную позицию на рибосоме. Из этого предположения неявно вытекает еще и возможность того, что сама рибосома «дышит» — слегка меняет конфигурацию «места узнавания» в зависимости от приходящего в него кодона. Недаром же рибосома представляет столь сложное образование (в нее входит несколько десятков белков и специальные «рибосомные РНК»).

Вот такова гипотеза. Но как приступить к поиску ее подтверждения?

В первую очередь надо было найти объект исследования, который можно изучать в двух физиологически различных состояниях с тем, чтобы сравнить наборы изоакцепторных тРНК в каждом из них. Затем можно было бы провести реакцию синтеза белков in vitro, совмещая в ней информационную РНК и ферментную систему из одного состояния с набором всех тРНК из другого состояния. Проанализировать весь спектр белков, синтезируемых в такой гетерогенной системе, и сравнить его с наборами белков, синтезируемых в гомогенных системах, когда информационные РНК, ферменты и тРНК были бы взяты из одного и того же состояния. Быть может, таким образом удалось бы показать, что набор синтезируемых белков действительно определяется набором дееспособных тРНК.